新的指纹识别技术可以彻底检查涡状纹、纹脊、纹沟，并且透射手指下面的组织，来确保未经允许的人，不能做他们没有被允许的事情。

遗传（Biometric）传感器，是一种可以收集信息，对某一个人的身份执行自动确认的设备。一般的遗传技术类型包括：面部识别、虹膜识别和指纹感测。尽管遗传传感器中独特的指纹传感器，目前使用还并不普遍，但它已经逐渐在人们的商业和政府中得到更广泛的应用。

近年来，使用在商业活动中的指纹技术包括：IBM的一个带有指纹传感器的膝上型计算机，基于Microsoft 系统，通过指纹激活的计算机产品，它包括一个键盘和一个鼠标。这两种产品的目标是对登陆到计算机、网络和设备等的用户名和密码提供一个可供用户选择方法。

在“9·11”事件后，世界各地的联邦政府和其他主管机关团体，已经转向通过遗传检测进入和离开美国以及其他国家入境旅行者的身份。此外，在战争中也普遍使用了联网的数字设备，通过遗传感测来确定使用特别设备的人的这种趋势一直在增长的。指纹传感器在这些以及其他的安全应用方面的技术中处于领导地位。

通常的指纹传感器读取指纹皮肤表面的摩擦纹脊式样。一般的传感器类型包括：电容式、射频式、热感式和光学阵。虽然每一种类的传感器和其他类别均有本质的不同，但每一种类传感器都可以通过辨别纹脊与传感器接触的地方以及纹沟与传感器的空隙产生一个图像。

应用当前这种指纹传感器通常存在一个很容易被欺骗的弱点，一些采用人工技术的人造样本，可以仿效真实的和被认证的指纹图样。这样就涉及了所有遗传学的技术。人们在每天的触摸中，在大部分物体上面留下了指纹，这是指纹传感器特有的问题。在互联网上快速的搜索，可以提供带有大量有根据信息的个体，再加上通过在爱好者商店买来的常见材料，就可以转换一个不清晰的指纹到一个有效的欺骗（spoof）。

大多数指纹传感器易受欺骗影响的原因是，在物体触摸传感器时得到的信息很少，甚至没有可用的。只要传感器产生一个充分接近被认证指纹的信息图像，请求就被批准了。例如：对于一个一般类型，基于全内反射（TIR）的光学指纹传感器，如图1所示，当接触传感器表面的材料有一个适当的折射指数，就会形成一个图像。这种材料可以是人的皮肤，但也可以是硅树脂、明胶、或者其他物质的产物。

图1

此外，手指表面的指纹图像可能被磨损、破坏，或者由于皮肤表面太湿或者太干燥而难于读取，例如：因为年龄较高的人的皮肤很可能不太柔软，所以从他们那里收集质量好的指纹就明显的比较困难，而且图像质量不佳，即使是从一个已经被认证过的人那里采集来的图像，也有可能不能够通过认证。系统管理员这时可能会把安全的极限设置的比较宽松，以便减少错误的产生。但这些对安全级别的放松，就进一步增加了传感器受到欺骗攻击的可能性。

一种涉及安全较好的方法是依靠直接在指纹表面下面采集多普段的皮肤图像。由于化学成分不同，每个人的皮肤都有独特的光学特质，这些性质影响光的吸收率特性和多层结构，所有这些对它的散射特性有重要的影响。通过进入皮肤中不同光照波长产生的采集图像，通过测量不同的皮肤表面特征可以确定该物质是否为人的皮肤。当这样的多普段的传感器和普通的指纹读取器相结合，把其作为感觉系统，就能够来确定该指纹是否真正为一个人的指纹。

图2显示了手指成像相配的多普段成像的重要部件。发光二级管（LED）产生不同波长的光源，形成可见光和短波红外线区域。包含在系统中的交叉直线偏光器来减少经过一次镜面反射到图像的光线的影响，例如，皮肤表面的反射光。交叉的偏光器确保依靠成像阵列的大部分可见光线已经通过一部分皮肤，并且形成了足够数量的散射，使偏振不规则的排列。成相阵列为一般的硅CMOS或者CCD检波器。

图2

一般来说，对于这个多普段图像应用的光学分辨率的必备条件是相对适度的。因为皮肤本身有高散射的特性，多普段图像不需要比一般指纹图像有更高的分辨率，具有代表性的是250像素/英寸～1000像素/英寸。例如一个标准为一英寸感知表面，现有的视频图形阵列（VGA）或者1.3兆象素阵列，可以为大部分应用提供足够的分辨率。

 图3是一个光学的指纹传感器，结合了一般的全内反射（TIR）的带有多普段图像的指纹读取器。作为可见的没有相互干扰部分，两种传感器可以看到手指放到传感器表面。多普段成像器在用户方面的提供是相同的，以及另外附加的操作的前提下，就可以提供重要的遗传信息。

图3

图4是同一个手指在通常的指纹图像和多普段图像中的例子。在这种所采集手指的皮肤相对干燥的情况下，在一般的指纹图像中，对比度和线性连续性会引起明显的破坏。相反的，多普段的伪色图像显示的是光谱和空间的特征，可以做到详细的说明并且和人的手指非常的接近。

图4

Alatheia Prosthetics （Brandon,MS）制造的高仿真的人工手指，是许多不同的欺骗样例中一个，用来测试多普段成像器中真正手指与假冒手指区别的能力。图5显示的是多普段光谱执行的鉴定，对真正手指的多普段图像光谱内容的一致性进行比较，两者中第二个图像为真正手指的图像，第一个为同样手指的复制品。可见，成像器对于两种样例类型的区分是明显的。

目前，Lumidigm公司和合作商共同致力于把多普段技术，结合到通常的光学指纹传感器中。最终产品将会在2005年的晚些时候可以实现应用，该产品将会在其本国安全和商业中得到应用。可以预见到的好处是安全水平和可用性大大超越目前的指纹传感器，并且作为生命遗传的选择，将为指纹传感器在选择应用上铺垫了更加宽阔的道路。

（作者：Robert K. Rowe,  Lumidigm, inc.）